KẾT QUẢ NGHIấN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1.2.Tổng hợp PANi trong H2SO4 bằng dũng điện
Tổng hợp PANi từ monome ANi bằng phương phỏp phõn cực tuần hoàn đa chu kỳ (CV) được thực hiện trong dung dịch axit H2SO4 0,5M với nồng độ ANi 10ml/l. Phản ứng điện hoỏ được thực hiện với mỏy AUTOLAB, tốc độ quột thế 30 mV/s, khoảng quột thế từ -0,2V đến 0,8V. Phổ phõn cực toàn hoàn đa chu kỳ (CV) được giới thiệu trong hỡnh 3.4.
-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8-40 -40 -20 0 20 40 E, V/SCE 50 J , m A /c m 2 10 pH = 0 Hỡnh 3.4. Phổ CV tổng hợp PANi trong H2SO4 với pH = 0, ANi 10ml/l, từ c10 đến c50, cỏch 10 chu kỳ
Sau 10 chu kỳ CV (một chu kỳ phõn cực gồm quột thế anot từ -0,2V đến 0,8V và ngược lại quột phõn cực catot từ 0,8V đến -0,2V) trờn điện cực thộp khụng gỉ đó xuất hiện pic oxi húa anot (Jpa) và tiếp theo là pic khử catot Jpc (ci là kớ hiệu của chu kỳ thứ i) là hai pic đặc trưng của oxi húa PANi từ dạng leucoemeraldin (LE) về dạng emeraldin (EM) và ngược lại khử từ dạng EM về LE của PANi. Điều đú chứng tỏ đó cú sự tạo thành PANi trờn điện cực thộp khụng gỉ.
Quỏ trỡnh xuất hiện màng PANi trờn điện cực là thộp khụng gỉ trong mụi trường axit sunfuric cú pH = 0 cú thể quan sỏt bằng mắt thường. Đồng thời, với sự xuất hiện pic oxi húa anot đặc trưng của PANi oxi húa LE thành EM, cú thể phõn biệt được sự biến đổi màu sắc của màng PANi trờn bề mặt điện cực chuyển từ khụng màu sang xanh nhạt và đậm dần từ xanh đến xanh
Mai Ngọc Bớch Trang 36 K34A - Húa
đen theo chiều quột thế từ -0,2V đến 0,8V. Ngược lại, nếu điện thế giảm dần từ 0,8V về -0,2V màu sắc cũng nhạt dần đến khụng màu. Điều đú cho thấy màng PANi được hỡnh thành và bỏm trờn bề mặt điện cực.
Tốc độ phản ứng oxi hoỏ - polyme hoỏ ANi thành PANi và tốc độ oxi hoỏ PANi theo điện thế phõn cực E trờn nhỏnh anot (E tăng dần từ -0,2V đến 0,8V) được xỏc định bằng vi phõn của mật độ dũng anot so với điện thế phõn cực (ký hiệu dJ/dE) trong toàn bộ khoảng đo (hỡnh 3.5).
-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8-0,2 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 d J /d E , (A /c m 2 )/V E, V/SCE c10 c20 c30 c40 c50 pH = 0
Hỡnh 3.5. Biến thiờn dJ/dE theo số chu kỳ và pH, ANi 10 ml/l
Từ kết quả trong hỡnh 3.5 cho thấy đường dJ/dE chia làm 2 phõn đoạn chớnh: phõn đoạn oxi húa PANi và phõn đoạn oxi húa ANi. Tốc độ oxi húa PANi đạt cực đại ở 0,25V, sau đú giảm dần. Tuy nhiờn, thời gian tốc độ phản ứng giảm đến khi kết thỳc quỏ trỡnh oxi hoỏ tăng theo số chu kỳ phõn cực (thể hiện qua sự tăng điện thế đến khi kết thỳc quỏ trỡnh oxi hoỏ PANi). Nguyờn nhõn là do lượng PANi tăng theo số chu kỳ phõn cực nờn cần thời gian dài hơn để oxi hoỏ hết PANi.
Phõn đoạn oxi húa PANi trong khoảng điện thế từ 0,1V đến 0,5V và phõn đoạn oxi húa ANi trong khoảng từ 0,3V đến 0,7V. Tốc độ phản ứng oxi hoỏ PANi tăng theo số chu kỳ phõn cực và ổn định từ chu kỳ 20 trở đi, đạt 0,2
Mai Ngọc Bớch Trang 37 K34A - Húa
(A/cm2)/V. Tốc độ oxi hoỏ - polyme hoỏ ANi hầu như khụng đổi, đạt 0,1 (A/cm2)/V khi số chu kỳ phõn cực tăng.
Kết quả đo phổ hồng ngoại (IR), phổ phõn tớch nhiệt vi sai (DTA - TGA) của PANi thu được bằng phương phỏp này về cơ bản giống như tống hợp bằng tỏc nhõn là chất oxi hoỏ. Tuy nhiờn, kết quả ảnh chụp hiển vi điện tử quột (SEM) lại cho thấy PANi tồn tại ở dạng sợi, gồm cỏc đĩa chồng lờn nhau với đường kớnh khoảng 240 nm, chiều dài sợi khoảng 500 nm (hỡnh 3.6).
240nm
500nm
Hỡnh 3.6. Ảnh SEM của PANi tổng hợp bằng dũng điện